基于GSM网络的远程火灾报警网络 毕业论文.docVIP

目 录 1 课题设计内容和意义 1 1.1 课题设计的内容 1 1.2 课程设计的意义 1 2 系统总体设计和元器件的选择 1 2.1 系统总体设计 1 2.2 元器件的选择 2 3 模块电路设计 12 3.1 GSM通信模块 12 3.2 温度采集模块 14 3.3 烟雾浓度采集模块 14 3.4 电源模块 15 3.5 A/D转换模块 15 3.6 S51单片机控制模块 16 3.7 显示模块 17 4 PROTEL DXP电路图设计 18 5 制作PCB板 19 6 软件设计 20 6.1 总体流程图设计 20 7系统测试 21 7.1 硬件测试 21 7.2 软件测试 22 8 总结和展望 22 参考文献 22 致 谢 词 23 独 撰 声 明 24 翻 译 资 料 25 附 录 36 1 课题设计内容和意义 1.1 课题设计的内容 系统主要应用在学校、酒店等公共场所以及需要重点防火的场所。该系统的主要研究内容是对火灾的实时监控及报警，当所在场所的温度以及烟雾浓度达到危险值时，系统将通过GSM网络把报警信息以短信的方式传送到相关人员的手机，使相关人员可以及时得到消息并做出相应处理。 1.2 课题设计的意义 基于GSM网络的远程火灾报警网络主要是为了弥补传统的基于PSTN网络的远程火灾报警网络的不足，提高网络监控运行的可靠性和独立性。基于GSM网络的火灾报警系统不仅能无缝的与原有城市火灾报警网络兼容，而监控中心无需升级，节省改造成本。 2 系统总体设计和元器件的选择 2.1 系统总体设计 本设计可以实时监测工厂和其他一些重要的公共场所的两种环境因素：温度，烟雾浓度，并显示和提醒检测管理员。并可以通过手机的方式达到预警的效果。 下面给出总体设计的框架图，见图1： 图 1 系统总体框架图 2.2 元器件的选择 为实现以上功能，设计主要硬件模块如下：MCU控制芯片最小系统；传感器数据采集模块（DS18B20（温度），MQ-2（烟雾浓度））；显示模块选择12864液晶显示模块；为了实现与手机的通信选择GSM通信模块；。其中温度数据采集采用的是数字式传感器，可以直接使用，而烟雾浓度数据采集采用的是MQ-2，故需采用PCF8951进行模/数转换。具体工作流程为：通过传感器数据采集模块（DS18B20,MQ-2）采集实时的环境因素数据（温度，烟雾浓度），并送至LCD显示。在GSM模式下，系统将根据环境因素的变化，当温度或者烟雾浓度达到预设值时，就向目标手机发送“火灾报警”短信以提醒用户。在后续的文中会有详细的各模块的介绍。 2.2.1.温度传感器介绍 DS18B20是由美国DALLAS半导体公司生产必威体育精装版单线数字式温度传感器，主要特性如下：可实现对一55℃到+125℃ 范围内的温度测量，并且测量温度的误差在±0.5℃，实际系统的分辨率可单独设定，并且保存在EEPROM 中，即使断电也能够保存；现场温度的测量值通过串行通信的方式传输，即“单线总线”的数字方式传输；系统供电电压容许范围大，可在3V到5．5V 的范围波动。 DS18B20引脚功能及外形图如图2所示： GND为电源地； (2)DQ为数字信号输入/输出端； (3)VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。 图 2 DS18B20外形及引脚排列图 DS18B20的内部结构主要包括寄生电源电路、64位只读存储器(ROM)和单线接口、存储器和控制逻辑、存放中间数据的高速暂存存储器、温度传感器、报警上限寄存器TH、报警下限寄存器TL、配置寄存器和8位CRC(循环冗余校验码)发生器。 ①64位光刻ROM 光刻ROM 中的64位序列号为DS18B20的地址序列码。主要作用是使每个DS18B20的地址不同，这样可以在一条总线上接多个这样的芯片，相互之间不受影响。 ②温度传感器 温度传感器主要实现对温度的测量．温度传感器的分辨率根据系统的要求，可以在9～12位之间单独设置，当设置分辨率越高转换时间就越长，如果设置为9位，转换时间最大为93.75ms，当为12位时，达到750ms，所以在软件设计时必须考虑．转换的温度一般存放在两个8位的RAM中．DS18B20的核心是其数字温度传感器，精度可以通过用户编程配置为9、10、l1和l2位，其分别对应于0.5℃ 、0.25℃ 、0.125℃和0.0625℃ ，可以满足各种不同的分辨率要求。开始一次温度转换时，微处理器需要向DS18B20发出指令。转换完成之后，该温度数据存放在高速暂存存储器的温度寄存器中，占用2个字节，并且DS18B20返回到空闲状态。当DS18B20采用外部供电方式时，主机可以在发送温度转换指令后发起一次